含聚乙二醇(PEG)鏈的聚合物修飾金表面及其抗蛋白性能研究.pdf

1、聚合物表面修飾能有效改變材料表面化學(xué)及物理性能,并為材料提供更加豐富的功能,在生物、微電子及印刷等工業(yè)領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用前景,引起眾多研究者的重視。其中,金表面修飾抗蛋白吸附聚合物刷以及聚合物圖案是應(yīng)用廣泛的兩種重要技術(shù)。由于具有接枝密度高,易修飾和抗蛋白性能優(yōu)良等特點(diǎn),自組裝單分子層技術(shù)使聚合物表面修飾技術(shù)在表面修飾領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,但是其關(guān)于穩(wěn)定性的缺陷則長(zhǎng)期成為限制其應(yīng)用的瓶頸。本論文首先設(shè)計(jì)了基于POSS(低聚倍半硅氧烷

2、)的雜化聚合刷,針對(duì)這一問(wèn)題探索了更加方便有效的解決方案,并探索了聚合物刷抗蛋白性能與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。進(jìn)一步研究了含PEG鏈的聚醚胺類聚合物在金表面功能化的應(yīng)用,結(jié)合光刻和表面接枝技術(shù),在金表面上制備出同時(shí)含有聚醚胺凝膠網(wǎng)絡(luò)和聚醚胺刷的雙元圖案,并研究了雙元圖案豐富的功能和應(yīng)用。主要研究結(jié)果如下:
　　針對(duì)含巰基自組裝單分子層由于巰基氧化和結(jié)合力較弱導(dǎo)致的穩(wěn)定性缺陷,設(shè)計(jì)了一種含有POSS和PEG鏈的新型雜化聚合刷(PPS),結(jié)

3、合了多吸附錨點(diǎn),基團(tuán)與表面之間的疏水相互作用和分子鏈交聯(lián)等多個(gè)特點(diǎn),提高了聚合物刷在金表面修飾后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,并通過(guò)接枝 PEG鏈段保證材料優(yōu)良的抗蛋白非特異性吸附性能。為了探索聚合物刷的抗蛋白性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,我們?cè)O(shè)計(jì)了具有不同長(zhǎng)度和接枝比例的PPS聚合物刷并利用AFM, XPS和SPR研究了不同聚合物刷抗蛋白吸附性能,發(fā)現(xiàn)隨著 PEG接枝鏈長(zhǎng)和接枝比例的增加,聚合物刷的抗蛋白非特異性吸附性能逐漸增強(qiáng),而只有當(dāng)表面 PEG的長(zhǎng)度和

4、接枝比例都足夠大時(shí)才能獲得具有優(yōu)良抗蛋白性能的聚合物刷。同時(shí),我們還研究了該雜化聚合物刷的穩(wěn)定性,并以單巰基的PEG自組裝單分子層作為參比,通過(guò)XPS和水接觸角在蛋白質(zhì)溶液中長(zhǎng)期處理的樣品的表面性能的研究我們發(fā)現(xiàn), PEG-SH大量脫附導(dǎo)致表面水接觸角急劇增大失去了原有的優(yōu)異的抗蛋白性能,但 PPS4聚合物刷仍然保持優(yōu)良的抗蛋白性能。雜化聚合物刷特殊的多錨點(diǎn)結(jié)構(gòu)和POSS與表面之間的相互作用力,使得雜化聚合物刷具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的抗蛋白非特異

5、性吸附能力。
　　進(jìn)一步結(jié)合光刻法和巰基與金之間的化學(xué)吸附作用,在金表面上制備出由含蒽超支化聚醚胺凝膠和聚醚胺刷雙元圖案。首先利用光刻法將hPEA-AN的微圖案修飾在金的表面,然后利用巰基和金的化學(xué)吸附作用將聚醚胺修飾在未被圖案覆蓋的區(qū)域。聚醚胺凝膠圖案對(duì)染料有選擇性吸附作用:對(duì)甲基橙(MO)有強(qiáng)吸附作用,但是卻不吸附羅丹明6G(R6G),且可以通過(guò)熒光變化來(lái)證明其吸附情況。聚醚胺刷修飾區(qū)域有良好的抗蛋白非特異性吸附性能,但hPE